Betonin kemikaalikestävyys ja suojaaminen kemikaaleilta teollisuusrakentamisessa

Abstract

Diplomityössä käsitellään betonin kemiallista kestävyyttä ja erityisesti kemikaalikestävyyttä. Tarkasteltavia kemikaaleja ovat sekä luonnossa esiintyvät yhdisteet että teollisuudessa käytettävät voimakkaat kemikaalit. Työ pyrkii huomioimaan erityisesti teollisuuden kohteissa vallitsevat rasitukset, sillä aihepiiristä ei ole paljoa tietoa tarjolla. Työssä käsitellään kemikaaleja kategorioituina erilaisiin ryhmiin, kuten happoihin, eikä työssä käsitellä tietyn yksittäisen kemikaalin aiheuttamaa rasitusta, muutaman voimakkaasti aggressiivisen kemikaalin vauriomekanismin kuvailua lukuun ottamatta. Betonin kemikaalikestävyys on monimutkainen kokonaisuus, joka perustuu kemiallisiin reaktioihin vaikuttavan kemikaalin ja betonin sideaineen, usein sementin, kanssa. Betonin kemikaalikestävyyden ymmärtämiseen tarvitaan sementtikemian ilmiöiden osaamista. Sementtikemia tarkastelee sementin koostumuksen ja hydrataation kulkua sekä siihen kohdistuvien kemiallisten reaktioiden syitä ja seurauksia. Sementtikemiaa käsitellään työssä suppeana versiona. Betonin kemialliset reaktiot erilaisten kemikaalien kanssa riippuvat vaikuttavan kemikaalin koostumuksesta, sen väkevyydestä, pH:sta, lämpötilasta, mahdollisesta virtauksesta sekä jaksottaisesta kastumisesta ja kuivumisesta. Betonin koostumus vaikuttaa betonin reaktioihin erilaisten kemikaalien kanssa ja oikealla koostumuksella pystytään usein varmistamaan betonin kemikaalinkesto. Oikea koostumus on monen asian kokonaisuus, mistä tärkeimpiä ovat vesi-sementtisuhde, käytettävän sideaineen koostumus sekä käytettävät lisäaineet. Betonin kemiallisen kestävyyden tärkein ominaisuus on tiivis ja ehjä betonipinta, joka estää haitallisten aineiden tunkeutumista betoniin. Pinnan ollessa tiivis, haitalliset aineet eivät pääse vahingoittamaan sementin hydrataatiotuotteita helposti ja niiden tunkeutuminen syvälle betoniin on tiiviissä betonissa hidasta. Kaikkein aggressiivisimmat kemikaalit tuhoavat betonin pinnan mikrorakennetta ollessa kosketuksessa sen kanssa, jolloin betonin koostumuksella ei voida saavuttaa haluttua kemikaalinkestoa. Tällöin betonirakenne tulee pinnoittaa kemikaalia kestävällä pinnoitteella. Pinnoitteita on lukuisia erilaisia ja niillä kaikilla on omat ominaisuutensa. Koska pinnoitteilla ei ole standardoituja ominaisuuksia, joita tulisi noudattaa, työssä esitellään pinnoitteiden ominaisuuksia sekä eri pinnoitemateriaaleja, mutta ei oteta kantaa kemialliseen, mekaaniseen tai fysikaaliseen kestävyyteen yksityiskohtaisesti. Valittaessa kemikaalia kestävää pinnoitetta, valinta tulee tehdä aina yhteistyössä pinnoitteen valmistajan kanssa.